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想不到!中国游泳金牌背后,有长征火箭尖端技术的一份功劳
发布时间:2024-08-09 16:37:12

潮新闻讯 这些天,巴黎奥运会不断传来中国运动员实现新突破的消息。

男子100米自由泳决赛中,00后温州籍泳将潘展乐以46秒40的惊人成绩,大幅刷新他自己创造的世界纪录,勇夺金牌;

男子4X100米混合泳接力决赛中,徐嘉余和覃海洋在前半程高居第一。最后一棒,出发时暂居第三的潘展乐完成惊天大逆转,打破了美国队长达40年的金牌垄断。潘展乐第四棒的分段成绩是45秒92,这是有记录以来人类100米首次游进46秒!

8月4日,巴黎奥运会游泳项目男子4×100米混合泳接力决赛中,潘展乐(右)在最后阶段冲刺。 新华社记者 夏一方 摄

在为奥运健儿创造历史而欢呼时,人们可能很难想到,这来之不易的游泳金牌,背后还有航天技术的支撑

早在2019年12月,国家体育总局便向航天科技集团九院提出需求,希望利用先进航天技术,研发精密测量产品,帮助游泳运动员加强训练的科学性,提高成绩,

体育局为啥要向航天单位求助呢?乍一看好像不搭,但实际上联系挺大。

能上奥运会的运动员,全是顶尖高手,动作上的细微差别,导致了零点几秒差距就决定了胜负。到了这个层次,只靠肉眼看,或者摄像机拍片分析,不可能获得足够多的动作细节来纠偏,只能借助于“黑科技”,而航天工程中的惯性技术就是解决方案。

九院十三所的时代光电公司,主要研究方向正是惯性技术产品,我国各型号火箭和航天器的光纤惯组及光纤速率陀螺,都出自这里。

连运载火箭都能搞掂,为体育研发运动测量产品更是不在话下。

时代光电公司很快成立了运动测量团队,将航天科技中的惯导技术,用于测量运动员的状态。

图源:人民日报客户端

运动员每一秒的姿态、呼吸情况、每次往返的划频、划幅、划次、转身时间等数据,都会被精确记录下来,实现了对每个动作的精细量化评估。

经过技术攻关和不断改进,该公司研制的运动测量产品顺利成型。产品单台重量仅16克,游泳运动员可以舒适地将其固定在肩膀和其他关节区域,不妨碍其活动。然后运动员进入风洞,在他们逆风“模拟游泳”时进行跟踪。

整套装置包括了惯导分系统(核心)、定位与测速分系统、视频采集分系统、数据综合分析系统四个部分,实现对运动员的姿态、位置、速度的测量,以及运动视频拍摄、数据集成解算和三维模型驱动功能,能得到运动员每一秒的姿态、呼吸情况,以及在泳池里每一次往返的划频、划幅、划次、转身时间等多项技术参数,。

在国家游泳队备战期间,徐嘉余、张雨霏等6名世界冠军接受了测试,获得了充足的阻力和姿态数据,运动员的动作得以优化,身体流线型得以改善。

实际上,帮助中国奥运代表团夺冠的航天技术不止一项,除了捕获精细动作的惯性技术,还有“既可吹风、亦可赛艇”的风洞。

航天科技集团十一院,全称是“中国航天空气动力技术研究院”,他们为奥运健儿提供的“神器”是风洞。顺便提一句,著名的“彩虹”系列中空长航时无人机,就是十一院的产品。

提到风洞,大家并不陌生,它往往是为飞机、火箭和导弹研制提供吹风试验用的,是人类流体动力科学的结晶。十一院为四人赛艇提供风洞测试装置,赛艇长12米,加上运动员和支撑装置,重量接近一吨,试验速度低,仅为每秒6米,还要在风洞中模拟水面,仅测量水面以上的气动力数据。

经过攻关,十一院成功研发了一套基于气浮装置的三维力测量平台,分辨率达到0.04牛,静态校准非线性0.08%,能高精度测试运动员抓水、驱动、出水、回桨等不同动作姿态的气动力大小,为女子四人双桨项目夺冠送上了神助攻。

十一院对体育的助力不仅是赛艇这一项,在2020年10月25日,由十一院第三研究所自主设计建造的国内首座体育综合训练风洞,在二七厂国家冰雪运动训练科研基地正式启用。

这是是一座开口回流式风洞,可对滑雪、滑冰、雪橇等冬季运动项目,部分夏季运动项目进行模拟,判断和优化运动员最佳竞技姿态,检测和标定参赛装备性能——明年的北京冬奥会上,这座风洞的成果就能显现了。

如果往前翻,刘翔曾经获得的佳绩,背后的科技支持——“翔之队”功不可没。

这个由6位专家——冯树勇(田管中心副主任)、李汀(总局科研所高级实验师)、钱风雷(上海莘庄基地)、许以诚(上海体育科学研究所)、李爱东、苑廷刚(总局体科所)组成的团队,把用DV机拍摄刘翔的日常训练和比赛的图像传入电脑,对技术动作进行分析研究,得出跨栏角度和周期等数据,提供给孙海平教练,不断精细地改善每一个动作。

同时,也紧盯刘翔的竞争对手,对他们的动态和数据进行深入分析,制定最佳对策。在雅典奥运会上,翔之队就分析出刘翔决赛主要对手杜库雷不擅拼逆风局的弱点,杜库雷果然在决赛中因为急于追赶而失去平衡,刘翔顺利夺金。

鲨鱼的皮肤。图源:人民日报客户端

身穿“鲨鱼皮”泳衣的菲尔普斯。图源:人民日报客户端

但是,大家不要觉得这是中国的独门绝技,实际上,利用高科技为运动员提高成绩,在世界上早就是一个普遍现象了

比如,为备战2008年北京奥运会,美国航天局(NASA)就曾经动用风洞,为美国游泳队“减阻”。只不过路径不太一样,不是优化动作,而是通过吹风试验寻求阻力最小的材料,做成“鲨鱼皮”包裹全身。但因为“鲨鱼皮”太过破坏公平,从2010年起被禁止使用。

最近的几届奥运会,英国在自行车项目上拿了22块金牌,其秘诀之一就是空气动力学的助力,利用风洞试验和流体仿真,确定最佳的姿态和编队,以及定制装备。此外,在滑雪、滑冰、标枪、铁饼、帆船等项目上,空气动力学和风洞也正在发挥着越来越大的作用。

2016年里约奥运会,捷克斯柯达运用汽车空气动力学的技术,协助本国自行车选手帕维尔·凯勒曼夺金——用150台高解析度相机,建立骑乘时的3D模型,再运用CFD(计算流体力学)电脑模拟不同骑姿的风阻,即可找出最小风阻的骑姿。

8月8日,在男子三米板决赛中,谢思埸成功卫冕,帮助中国跳水队实现该项目三连冠。图源:人民日报客户端

除了惯导、风洞、流体计算之外,还有很多科技运用到了训练和比赛的方方面面。

拳击运动员的战靴是由安踏打造的,每只靴子仅150克重,扭转力矩被精确控制在1.5N•m以下,再加上“爪”式抱紧系统,无论拳手如何跳跃腾挪,脚部与踝部始终贴合战靴,兼具灵活的扭转与超强的抓地能力。

举重鞋则要够硬够抗压,足跟要避震,抓地更不能差。安踏的举重鞋,耐磨和防滑性是普通材料的2.5倍,鞋眼拉力值超过国家标准40%,可承受超一吨总重量。而且用3D全息扫描技术获取脚型数据。这种鞋,平时穿着,走路都困难,但比赛时非它不可。

百度为“跳水梦之队”打造了首个“3D+AI”跳水训练系统,通过高速相机等的硬件设备采集运动员2秒内的一系列复杂动作,再利用AI系统进行智能解析,以供教练参考。

2023杭州马拉松。记者 林云龙 摄

无论以奥运总奖牌数计,还是以每届奥运会奖牌数计,排名靠前的国家,均拥有相当的科技实力,甚至直接就是联合国安理会五常。这并不是偶然现象,因为体育和科技的结合,正呈现出越来越紧密的趋势。

在中国科技还比较落后的时代,只能强调拼毅力拼意志。另一方面,许多运动员为国争光后,又不得不带着一身伤病早早退役。而“黑科技”的加入,使得我国体育事业的“效费比”更高,运动员成绩更好,运动寿命更长。

事实上,越来越多的体育黑科技,正在逐渐惠及我们普通人。

现在市面上的各种智能产品,有相当多的一部分就是直接与体育相关的,智能手表、手环、眼镜,智能跑鞋……用各种“黑科技”打造出来的可穿戴设备正在进入我们的生活,“科技+体育”的深度融合也正在带来一场变革。

我们不能只是看着健儿们在奥运上争金夺银,自己也要运动起来,强身健体,振奋精神——每个人都变得更壮更强更健康,无疑将利已利家更利国。

(参考资料来源:科技日报、经济日报、中国青年报)

来源:潮新闻   作者:   编辑:管鹏伟